A kue waferUntuk menjadi sebuah chip semikonduktor sejati, harus melalui tiga perubahan: pertama, batangan berbentuk balok dipotong menjadi lempengan; pada proses kedua, transistor diukir di bagian depan lempengan melalui proses sebelumnya; akhirnya, pengemasan dilakukan, yaitu melalui proses pemotongan,kue wafermenjadi sebuah chip semikonduktor yang lengkap. Dapat dilihat bahwa proses pengemasan termasuk dalam proses back-end. Dalam proses ini, wafer akan dipotong menjadi beberapa chip heksahedron individual. Proses mendapatkan chip independen ini disebut "Singulasi", dan proses memotong papan wafer menjadi kubus independen disebut "pemotongan wafer (Die Sawing)". Baru-baru ini, dengan peningkatan integrasi semikonduktor, ketebalanwafermenjadi semakin tipis, yang tentu saja menimbulkan banyak kesulitan pada proses "singulasi".
Evolusi pemotongan wafer
Proses front-end dan back-end telah berevolusi melalui interaksi dalam berbagai cara: evolusi proses back-end dapat menentukan struktur dan posisi chip kecil heksahedron yang terpisah dari die padakue wafer, serta struktur dan posisi bantalan (jalur koneksi listrik) pada wafer; sebaliknya, evolusi proses front-end telah mengubah proses dan metodekue waferPenipisan bagian belakang dan "pemotongan dadu" dalam proses akhir. Oleh karena itu, tampilan kemasan yang semakin canggih akan berdampak besar pada proses akhir. Selain itu, jumlah, prosedur, dan jenis pemotongan dadu juga akan berubah sesuai dengan perubahan tampilan kemasan.
Juru Tulis Dadu
Pada masa awal, "memecah" dengan menerapkan gaya eksternal adalah satu-satunya metode memotong dadu yang dapat membagi dadu.kue waferke dalam cetakan heksahedron. Namun, metode ini memiliki kekurangan berupa pengelupasan atau keretakan pada tepi serpihan kecil. Selain itu, karena gerigi pada permukaan logam tidak sepenuhnya dihilangkan, permukaan hasil potongannya juga sangat kasar.
Untuk mengatasi masalah ini, metode pemotongan “menggores” pun muncul, yaitu, sebelum “mematahkan”, permukaankue waferdipotong hingga sekitar setengah kedalaman. "Penggoresan", seperti namanya, mengacu pada penggunaan impeler untuk menggergaji (memotong setengah) sisi depan wafer terlebih dahulu. Pada masa awal, sebagian besar wafer di bawah 6 inci menggunakan metode pemotongan ini, yaitu dengan terlebih dahulu "mengiris" di antara chip dan kemudian "mematahkannya".
Memotong Dadu dengan Pisau atau Menggergaji dengan Pisau
Metode pemotongan "menggores" secara bertahap berkembang menjadi metode pemotongan "menggergaji" (atau memotong dadu), yaitu metode pemotongan menggunakan pisau dua atau tiga kali berturut-turut. Metode pemotongan "menggergaji" dapat mengimbangi fenomena serpihan kecil yang terkelupas saat "mematahkan" setelah "menggores", dan dapat melindungi serpihan kecil selama proses "pemisahan". Pemotongan "menggergaji" berbeda dari pemotongan "menggergaji" sebelumnya, yaitu, setelah pemotongan "menggergaji", tidak terjadi "pemecahan", tetapi pemotongan lagi dengan pisau. Oleh karena itu, metode ini juga disebut metode "menggergaji bertahap".
Untuk melindungi wafer dari kerusakan eksternal selama proses pemotongan, lapisan film akan diaplikasikan terlebih dahulu pada wafer untuk memastikan "pemisahan" yang lebih aman. Selama proses "penggerindaan belakang", film akan ditempelkan ke bagian depan wafer. Namun sebaliknya, dalam pemotongan "pisau", film harus ditempelkan ke bagian belakang wafer. Selama pengikatan die eutektik (pengikatan die, pemasangan chip yang terpisah pada PCB atau rangka tetap), film yang ditempelkan di bagian belakang akan otomatis terlepas. Karena gesekan yang tinggi selama pemotongan, air deionisasi (DI) harus disemprotkan terus menerus dari semua arah. Selain itu, impeller harus dilapisi dengan partikel berlian agar potongan dapat terpotong lebih baik. Pada saat ini, potongan (ketebalan pisau: lebar alur) harus seragam dan tidak boleh melebihi lebar alur pemotongan.
Untuk waktu yang lama, pemotongan dengan gergaji telah menjadi metode pemotongan tradisional yang paling banyak digunakan. Keuntungan terbesarnya adalah dapat memotong sejumlah besar wafer dalam waktu singkat. Namun, jika kecepatan pengumpanan irisan sangat ditingkatkan, kemungkinan pengelupasan tepi chiplet akan meningkat. Oleh karena itu, jumlah putaran impeller harus dikontrol sekitar 30.000 kali per menit. Dapat dilihat bahwa teknologi proses semikonduktor seringkali merupakan rahasia yang terakumulasi secara perlahan melalui akumulasi dan uji coba yang panjang (pada bagian selanjutnya tentang pengikatan eutektik, kita akan membahas konten tentang pemotongan dan DAF).
Pemotongan dadu sebelum penggilingan (DBG): urutan pemotongan telah mengubah metodenya
Saat pemotongan pisau dilakukan pada wafer berdiameter 8 inci, tidak perlu khawatir tentang pengelupasan atau keretakan tepi chiplet. Namun, seiring bertambahnya diameter wafer menjadi 21 inci dan ketebalannya menjadi sangat tipis, fenomena pengelupasan dan keretakan mulai muncul kembali. Untuk mengurangi dampak fisik pada wafer secara signifikan selama proses pemotongan, metode DBG "pemotongan sebelum penggerindaan" menggantikan urutan pemotongan tradisional. Tidak seperti metode pemotongan "pisau" tradisional yang memotong secara terus menerus, DBG pertama-tama melakukan pemotongan "pisau", dan kemudian secara bertahap menipiskan ketebalan wafer dengan terus menerus menipiskan sisi belakang hingga chip terbelah. Dapat dikatakan bahwa DBG adalah versi yang ditingkatkan dari metode pemotongan "pisau" sebelumnya. Karena dapat mengurangi dampak pemotongan kedua, metode DBG telah dengan cepat dipopulerkan dalam "pengemasan tingkat wafer".
Pemotongan Dadu Laser
Proses pengemasan chip skala wafer (WLCSP) terutama menggunakan pemotongan laser. Pemotongan laser dapat mengurangi fenomena seperti pengelupasan dan retak, sehingga menghasilkan chip berkualitas lebih baik, tetapi ketika ketebalan wafer lebih dari 100μm, produktivitas akan sangat berkurang. Oleh karena itu, metode ini sebagian besar digunakan pada wafer dengan ketebalan kurang dari 100μm (relatif tipis). Pemotongan laser memotong silikon dengan menerapkan laser berenergi tinggi ke alur goresan wafer. Namun, ketika menggunakan metode pemotongan laser konvensional (Conventional Laser), lapisan pelindung harus diaplikasikan terlebih dahulu ke permukaan wafer. Karena pemanasan atau penyinaran permukaan wafer dengan laser, kontak fisik ini akan menghasilkan alur pada permukaan wafer, dan fragmen silikon yang terpotong juga akan menempel pada permukaan. Dapat dilihat bahwa metode pemotongan laser tradisional juga langsung memotong permukaan wafer, dan dalam hal ini, mirip dengan metode pemotongan "pisau".
Stealth Dicing (SD) adalah metode pemotongan bagian dalam wafer terlebih dahulu menggunakan energi laser, kemudian menerapkan tekanan eksternal pada pita perekat yang menempel di bagian belakang untuk mematahkannya, sehingga memisahkan chip. Ketika tekanan diterapkan pada pita perekat di bagian belakang, wafer akan langsung terangkat ke atas karena peregangan pita perekat, sehingga memisahkan chip. Keunggulan SD dibandingkan metode pemotongan laser tradisional adalah: pertama, tidak ada serpihan silikon; kedua, lebar alur pemotongan (Kerf: lebar alur goresan) sempit, sehingga lebih banyak chip yang dapat diperoleh. Selain itu, fenomena pengelupasan dan keretakan akan sangat berkurang dengan menggunakan metode SD, yang sangat penting untuk kualitas pemotongan secara keseluruhan. Oleh karena itu, metode SD sangat mungkin menjadi teknologi paling populer di masa depan.
Pemotongan Dadu Plasma
Pemotongan plasma adalah teknologi yang baru dikembangkan yang menggunakan etsa plasma untuk memotong selama proses manufaktur (fabrikasi). Pemotongan plasma menggunakan material semi-gas, bukan cairan, sehingga dampaknya terhadap lingkungan relatif kecil. Dan metode pemotongan seluruh wafer sekaligus diadopsi, sehingga kecepatan "pemotongan" relatif cepat. Namun, metode plasma menggunakan gas reaksi kimia sebagai bahan baku, dan proses etsa sangat rumit, sehingga alur prosesnya relatif rumit. Tetapi dibandingkan dengan pemotongan "pisau" dan pemotongan laser, pemotongan plasma tidak menyebabkan kerusakan pada permukaan wafer, sehingga mengurangi tingkat cacat dan menghasilkan lebih banyak chip.
Baru-baru ini, karena ketebalan wafer telah dikurangi menjadi 30μm, dan banyak tembaga (Cu) atau material dengan konstanta dielektrik rendah (Low-k) digunakan. Oleh karena itu, untuk mencegah gerinda (burr), metode pemotongan plasma juga akan lebih disukai. Tentu saja, teknologi pemotongan plasma juga terus berkembang. Saya percaya bahwa dalam waktu dekat, suatu hari nanti tidak perlu lagi memakai masker khusus saat melakukan etsa, karena ini adalah arah pengembangan utama pemotongan plasma.
Seiring dengan terus berkurangnya ketebalan wafer dari 100μm menjadi 50μm dan kemudian menjadi 30μm, metode pemotongan untuk mendapatkan chip independen juga telah berubah dan berkembang dari pemotongan "patah" dan "pisau" menjadi pemotongan laser dan pemotongan plasma. Meskipun metode pemotongan yang semakin matang telah meningkatkan biaya produksi dari proses pemotongan itu sendiri, di sisi lain, dengan secara signifikan mengurangi fenomena yang tidak diinginkan seperti pengelupasan dan keretakan yang sering terjadi dalam pemotongan chip semikonduktor dan meningkatkan jumlah chip yang diperoleh per unit wafer, biaya produksi satu chip telah menunjukkan tren penurunan. Tentu saja, peningkatan jumlah chip yang diperoleh per unit area wafer sangat berkaitan dengan pengurangan lebar jalur pemotongan. Dengan menggunakan pemotongan plasma, hampir 20% lebih banyak chip dapat diperoleh dibandingkan dengan menggunakan metode pemotongan "pisau", yang juga merupakan alasan utama mengapa orang memilih pemotongan plasma. Seiring dengan perkembangan dan perubahan wafer, tampilan chip, dan metode pengemasan, berbagai proses pemotongan seperti teknologi pemrosesan wafer dan DBG juga bermunculan.
Waktu posting: 10 Oktober 2024